KR102000802B1 - 온도 제어 시스템, 반도체 제조 장치 및 온도 제어 방법 - Google Patents

온도 제어 시스템, 반도체 제조 장치 및 온도 제어 방법 Download PDF

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게이이치 니시카와
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
시케이디 가부시키가이샤
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Abstract

제1 온도의 액체를 저장하는 제1 온도 조절 유닛, 제1 온도보다 높은 제2 온도의 액체를 저장하는 제2 온도 조절 유닛, 제1 온도 조절 유닛으로부터의 유체를 흘리는 저온 유로(76), 제2 온도 조절 유닛으로부터의 유체를 흘리는 고온 유로(77), 유체를 순환시키는 바이패스 유로(73), 합류부(PA)에서 저온 유로, 고온 유로 및 바이패스 유로의 3유로로부터 합류한 유체를 흘리는 결합 유로(71), 결합 유로로부터 유체를 흘리고, 반도체 제조 장치(100)에 이용되는 부재를 냉각 또는 가열하는 조온부(70), 합류부의 상류측에서 상기 3유로에 부착된 가변 밸브(79)의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 3유로의 유량 분배 비율을 조정하는 제어 장치(90)를 갖는 온도 제어 시스템(1)이 제공된다.

Description

온도 제어 시스템, 반도체 제조 장치 및 온도 제어 방법{TEMPERATURE CONTROL SYSTEM, SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICE, AND TEMPERATURE CONTROL METHOD}
온도 제어 시스템, 반도체 제조 장치 및 온도 제어 방법에 관한 것이다.
정전 척 내의 히터와 칠러 유닛을 이용하여 정전 척에 배치된 피처리체를 온도 제어하는 것이 일반적으로 행해지고 있다. 이러한 구성에서는, 칠러의 냉매관에 정해진 온도의 냉매를 순환시켜 냉각시키고, 히터에 교류 전류를 인가하여 가열한다. 이와 같이 하여 히터에 의한 가열과 칠러 유닛에 의한 냉각에 의해, 정전 척 상의 웨이퍼 온도를 원하는 온도로 조정한다.
상기 구성의 경우, 칠러 유닛에는, 항상 저온 냉매(액체)를 일정 유량 계속 흘린다. 이 상태에서, 온도를 높이기 위해서는 배치대 내에 매설된 히터를 가열하는 것이 필요하지만, 칠러 유닛의 냉각 작용에 의해 승온에 많은 시간이 걸려, 온도 제어의 반응이 나쁘다고 하는 과제가 있다.
상기 대책으로서 칠러 유닛의 저온 유체의 유량을 줄이는 방법이 있다. 그러나, 그 방법에서는 칠러 유닛의 냉각 능력이 낮아지고, 강온 속도가 저하되어 온도 제어성이 나빠진다. 다른 대책으로서 히터의 용량을 늘리는 방법도 있다. 그러나, 그 방법에서는 고주파 전력의 누설 전류가 커진다. 왜냐하면, 반도체 제조 장치에서는, 고주파 전력이 인가되는 배치대 상의 정전 척에 히터가 매립되어 있으면, 히터선을 통해서 외부에 고주파 전력이 누설되어 버려, 히터의 용량이 클수록 누설 전류도 커지기 때문이다.
고주파 전력을 챔버 내에 인가할 때, 고주파 전력이 챔버 밖으로 새는 것은 최대한 피해야 하다. 따라서, 고주파 전력이 챔버 밖으로 누설되는 것을 억제하기 위해, 히터선에 히터 전원 필터를 설치한다. 그런데, 히터의 용량을 크게 하면, 히터 전원 필터의 치수도 크게 할 필요가 있다. 또, 히터 전원 필터를, 히터가 매립된 부재의 바로 근처에 설치할 필요가 있기 때문에, 히터 전원 필터의 치수가 커지면 필터 설치로 스페이스를 낭비하여, 다른 기기의 실장 스페이스에 제약이 생긴다.
따라서, 히터를 사용하지 않고 온도 제어하는 방법도 고려된다. 예컨대, 특허문헌 1의 온도 제어 장치는, 유체를 가열하여 조온부로 순환시키는 가열 사이클과, 유체를 냉각시켜 조온부로 순환시키는 냉각 사이클을 가지며, 가열 사이클, 냉각 사이클 및 순환로의 유량 분배 비율을 제어함으로써 정전 척의 온도를 제어하는 온도 제어 장치가 개시되어 있다. 특허문헌 1의 온도 제어 장치에서는, 가열 사이클과 냉각 사이클은 완전히 폐쇄된 다른 계통의 배관을 순환한다. 그리고, 가열 사이클을 순환하고 있는 고온 유체와의 열교환, 및 냉각 사이클을 순환하고 있는 저온 유체와의 열교환에 의해, 2차적으로 가열된 고온 유체와 2차적으로 냉각된 저온 유체를 혼합시켜 정전 척 내의 관 내에 흘리고 있다. 이러한 시스템의 온도 제어 능력은, 각 축열 탱크에 어느 정도의 유체를 항상 저장할 수 있는 능력에 의존한다. 즉, 각 축열 탱크에 저장되는 유체의 양이 온도의 안정성을 담보할 수 있는 정해진 임계치를 초과해 있는 것이, 상기 온도 제어 시스템의 온도 제어 능력을 유지하기 위해서 필요하다.
일본 특허 공개 제2010-117812호 공보
그러나, 특허문헌 1에서는, 유체를 저장하는 각 사이클의 탱크는, 어느 정도의 양의 유체가 항상 탱크 내에 저장되어 있는 상태를 항상 유지할 수 없고, 저장된 유체가 설정 온도로 제어되어 있지 않은 상태가 발생하여, 온도 제어성이 나빠진다.
상기 과제에 대하여, 본 발명의 일 실시형태에서는, 복수의 축열 탱크 및 순환 펌프를 구비한 온도 조절 유닛의 병설과, 온도 조절 유닛의 축열 탱크 내의 액체를 순환시키는 순환로를 형성함으로써, 필요한 축열량을 확보할 수 있고, 보다 안정된 온도 제어가 가능한 온도 제어 시스템, 반도체 제조 장치 및 온도 제어 방법을 제공한다.
상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 한 관점에 의하면, 반도체 제조 장치에 이용되는 부재의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템으로서, 제1 온도로 조온(調溫)된 액체를 저장하는 제1 온도 조절 유닛과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온된 액체를 저장하는 제2 온도 조절 유닛과, 상기 제1 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 저온 유로와, 상기 제2 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 고온 유로와, 유체를 순환시키는 바이패스 유로와, 합류부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로와 합류하여, 각 유로로부터 합류한 유체를 흘리는 결합 유로와, 상기 부재 또는 그 근방에 설치되며, 상기 결합 유로로부터 유체를 흘려 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 조온부와, 상기 합류부의 상류측에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 가변 밸브와, 상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로의 유량 분배 비율을 조정하는 제어 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템이 제공된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 온도 제어 시스템을 이용하여 내부의 부재의 온도를 제어하는 반도체 제조 장치로서, 상기 온도 제어 시스템은, 제1 온도로 조온된 액체를 저장하는 제1 온도 조절 유닛과, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온된 액체를 저장하는 제2 온도 조절 유닛과, 상기 제1 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 저온 유로와, 상기 제2 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 고온 유로와, 유체를 순환시키는 바이패스 유로와, 합류부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로와 합류하여, 각 유로를 흐르는 유체를 흘리는 결합 유로와, 상기 부재 또는 그 근방에 설치되며, 상기 결합 유로로부터 유체를 흘려 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 조온부와, 상기 합류부의 상류측에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 가변 밸브와, 상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로의 유량 분배 비율을 조정하는 제어 장치를 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템을 이용한 반도체 제조 장치가 제공된다.
또, 상기 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 다른 관점에 의하면, 반도체 제조 장치에 이용되는 부재의 온도를 제어하는 방법으로서, 제1 온도로 조온된 액체를 제1 온도 조절 유닛에 저장하는 단계와, 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온된 액체를 제2 온도 조절 유닛에 저장하는 단계와, 상기 제1 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 저온 유로에 흘리는 단계와, 상기 제2 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 고온 유로에 흘리는 단계와, 유체를 바이패스 유로에 순환시키는 단계와, 합류부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로와 합류하여, 각 유로를 흐르는 유체를 결합 유로에 흘리는 단계와, 상기 부재 또는 그 근방에 설치된 조온부에 상기 결합 유로로부터 유체를 흘려, 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 단계와, 상기 합류부의 상류측에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로의 유량 분배 비율을 조정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법이 제공된다.
본 발명의 일 실시형태에 의하면, 복수의 축열 탱크 및 순환 펌프를 구비한 온도 조절 유닛의 병설과, 온도 조절 유닛의 축열 탱크 내의 액체를 순환시키는 순환로를 형성함으로써, 필요한 축열량을 확보할 수 있고, 보다 안정된 온도 제어가 가능한 온도 제어 시스템, 반도체 제조 장치 및 온도 제어 방법을 제공할 수 있다.
도 1은 일 실시형태에 따른 온도 제어 시스템의 전체 구성도.
도 2는 일 실시형태에 따른 온도의 피드백 제어의 플로우차트.
도 3은 일 실시형태에 따른 가변 밸브의 개폐의 타이밍차트.
도 4는 일 실시형태와 비교예의 온도 제어 시스템의 개념 구성도.
도 5는 일 실시형태와 비교예의 냉각 능력을 설명하기 위한 그래프.
도 6은 일 실시형태와 비교예의 가열 능력을 설명하기 위한 그래프.
도 7은 일 실시형태의 변형예 1에 따른 온도 제어 시스템의 전체 구성도.
도 8은 일 실시형태의 변형예 2에 따른 온도 제어 시스템의 전체 구성도.
이하에 첨부 도면을 참조하면서, 본 발명의 실시형태에 관해 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 기능 구성을 갖는 구성 요소에 관해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복 설명을 생략한다.
[반도체 제조 장치 및 온도 제어 시스템의 전체 구성]
(반도체 제조 장치)
우선, 본 발명의 일 실시형태에 따른 온도 제어 시스템의 전체 구성에 관해, 도 1을 참조하면서 설명한다. 본 실시형태에서는, 온도 제어 시스템(1)에 의해 반도체 제조 장치(100)의 온도 제어가 실행된다.
도 1에 나타낸 반도체 제조 장치(100)는, RIE형의 플라즈마 처리 장치로서 구성되어 있고, 예를 들면 알루미늄 또는 스테인리스강 등의 금속제의 원통형 처리 용기(10)(챔버)를 갖고 있다. 처리 용기(10)는 접지되어 있다. 처리 용기(10) 내에는, 반도체 웨이퍼(W)[이하, 웨이퍼(W)로 호칭함]를 배치하는 배치대(11)가 설치되어 있다. 배치대(11)는, 예를 들면 알루미늄으로 이루어지며, 절연성의 통형상 유지부(도시하지 않음)를 통해 처리 용기(10)의 바닥으로부터 수직 상방으로 연장되는 통형상 지지부(16)에 지지되어 있다. 배치대(11) 상의 상면에는 웨이퍼(W)를 정전 흡착력으로 유지하기 위한 정전 척(12)이 설치되어 있다. 정전 척(12)은 직류 전압이 인가됨으로써 쿨롱력에 의해 웨이퍼(W)를 척 상에 흡착 유지한다. 정전 척(12) 상에는 웨이퍼(W)가 배치된다. 본 실시형태에서는, 정전 척(12)을 온도 제어 대상의 기재의 일례로 들어 설명한다. 본 실시형태에서는, 정전 척(12)의 온도 제어에 의해 웨이퍼(W)를 정해진 온도로 제어한다.
처리 용기(10)의 측벽과 통형상 지지부(16) 사이에는 배기로(20)가 형성되어 있다. 배기로(20)는 도시하지 않은 배기 장치에 접속되며, 진공 펌프를 이용하여 처리 용기(10) 내의 처리 공간을 정해진 진공도까지 감압한다. 처리 용기(10)의 측벽에는, 웨이퍼(W)의 반입 반출구를 개폐하는 반송용 게이트 밸브(30)가 부착되어 있다.
배치대(11)에는, 정합기(34)를 통해 플라즈마 생성용 고주파 전원(32)이 접속되어 있다. 고주파 전원(32)은, 예를 들어 60 MHz의 고주파 전력을 배치대(11)에 인가한다. 이와 같이 하여 배치대(11)는 하부 전극으로서도 기능한다. 또한, 처리 용기(10)의 천장부에는, 후술하는 샤워 헤드(38)가 접지 전위의 상부 전극으로서 설치되어 있다. 이에 따라, 고주파 전원(32)으로부터의 고주파 전압은 배치대(11)와 샤워 헤드(38) 사이에 용량적으로 인가된다.
천장부의 샤워 헤드(38)는 다수의 가스 통기 구멍(36a)을 갖는 전극판(36)과, 전극판(36)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(37)를 갖는다. 전극 지지체(37)의 내부에는 버퍼실(35)이 마련되고, 버퍼실(35)의 가스 도입구(35a)에는 가스 공급 배관(42)을 통해 가스 공급원(40)이 연결되어 있다. 이에 따라, 가스 공급원(40)으로부터 처리 용기(10) 내에 원하는 가스가 공급된다.
처리 용기(10)의 주위에는, 고리형 또는 동심형으로 연장된 자석(45)이 배치되어 있다. 처리 용기(10) 내에 있어서, 샤워 헤드(38)와 배치대(11) 사이의 플라즈마 생성 공간에는, 고주파 전원(32)에 의해 수직 방향의 RF 전계가 형성된다. 고주파의 방전에 의해, 정전 척(12)의 표면 근방에 고밀도의 플라즈마가 생성된다. 생성된 플라즈마의 작용에 의해, 처리 용기(10) 내에서는, 정해진 온도로 제어된 웨이퍼(W)에 에칭 처리가 실시된다.
(온도 제어 시스템)
본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에서는, 저온 온도 조절 유닛(74) 및 고온 온도 조절 유닛(75)으로 형성되는 2개의 축열하는 순환 회로가 설치되어 있다. 이들 2개의 순환 회로는, 유체를 저장할 수 있는 대형 탱크와 순환 펌프를 보유하며, 각 탱크에 저장되는 유체의 양은, 항상 온도의 안정성을 담보할 수 있는 정해진 양을 채울 수 있다. 이 때문에, 온도 제어 시스템(1)의 온도 제어 능력을 유지하여, 안정된 온도 제어가 가능하다. 저온 온도 조절 유닛(74)은 제1 온도로 조온된 액체를 저장하는 제1 온도 조절 유닛의 일례이다. 고온 온도 조절 유닛(75)은 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온된 액체를 저장하는 제2 온도 조절 유닛의 일례이다.
저온 온도 조절 유닛(74)은 저온 온도 조절 유닛(74)에 설치된 열교환부에 의해 제1 온도로 조온된 액체를 저온 탱크에 저장한다. 고온 온도 조절 유닛(75)은 고온 온도 조절 유닛(75)에 설치된 열교환부에 의해 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온된 액체를 고온 탱크에 저장한다. 제1 온도 및 제2 온도는 후술하는 제어 장치(90)에 의해 제어된다. 저온 온도 조절 유닛(74) 및 고온 온도 조절 유닛(75)은 대형이며, 반도체 제조 장치(100)의 주위에 둘 필요가 있는 배기 장치 등의 배치 스페이스를 고려하여 처리 용기(10)의 원방에 배치된다. 저온 온도 조절 유닛(74)에 저장된 저온 냉매(액체)는 저온 유로(76)를 통해 합류부(PA)에 도달하여, 유체를 순환시키는 바이패스 유로(73)와 합류한다. 고온 온도 조절 유닛(75)에 저장된 고온 냉매(액체)도 마찬가지로, 고온 유로(77)를 통해 합류부(PA)에 도달하여, 유체를 순환시키는 바이패스 유로(73)와 합류한다. 합류부(PA)에는, 저온 유로(76), 고온 유로(77) 및 바이패스 유로(73)를 각각 흐르는 유체를 혼합하는 일시 탱크(78)가 설치되어 있어, 이들 유로를 흐르는 유체를 일시적으로 혼합시킨다. 결합 유로(71)는 합류부(PA)에서 저온 유로(76), 고온 유로(77) 및 바이패스 유로(73)와 합류하여, 일시 탱크(78)에서 혼합된 유체를 흘린다. 이와 같이 하여, 결합 유로(71)에 흘리는 유체를 미리 어느 정도 혼합된 유체로 함으로써, 조온부(70)를 흐르는 유체의 온도를 안정시켜, 온도 제어성을 높일 수 있다.
배치대(11)의 내부에는 유체를 흘리는 배관인 조온부(70)가 설치되며, 결합 유로(71)로부터 액체를 유입하고, 이에 따라 정전 척(12)을 냉각 또는 가열한다. 조온부(70)에는, 유체의 입구측 및 출구측에 결합 유로(71, 72)가 연결되어 있다. 조온부(70)는 온도 제어 대상인 부재 또는 그 근방에 설치되며, 결합 유로(71)로부터 유체를 흘려 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 조온부의 일례이다.
결합 유로(71, 72)는 조온부(70)에 유체를 흘린 후, 분기부(PB)에서 저온 유로(80), 고온 유로(81) 및 바이패스 유로(73)로 분기되어 유체를 순환시키는 순환로를 형성한다. 이 순환로에 순환시키는 유체의 온도를 설정 온도로 함으로써, 조온부(70)를 흐르는 유체의 온도가 제어되어, 웨이퍼(W) 상면이 정해진 처리 온도로 조온된다.
이와 같이 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에서는, 합류부(PA)에서 고온 유로(77)와 저온 유로(76)를 흐르는 유체는 순환 라인에 직접적으로 유입, 유출된다.
밸브 유닛(79)은 합류부(PA)의 상류측에 설치되며, 가변 밸브(79a, 79b, 79c)를 포함한다. 가변 밸브(79a, 79b, 79c)는 저온 유로(76), 바이패스 유로(73), 고온 유로(77)에 부착되어 있고, 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브체의 개방도 Va, Vb, Vc를 변경함으로써, 각 유로로부터 결합 유로를 흐르는 합류 유량을 조정하도록 되어 있다. 밸브 유닛(79)은 온도 제어 대상인 정전 척(12)의 근방에 배치되고, 이에 따라 온도 제어의 응답성을 좋게 한다.
분기부(PB)로부터 분기된 저온 유로(80), 고온 유로(81) 및 바이패스 유로(73)에는, 각각 역지 밸브(82, 83, 84)가 설치되어, 분기부(PB)에서 분기되어 3방향으로 흐르는 유체가 분기점(PB)을 향해 역류하지 않도록 되어 있다. 이렇게 하여, 저온 유로(80)를 흐르는 유체는 저온 온도 조절 유닛(74)으로 되돌아가, 저온 온도 조절 유닛(74) 내에서 다시 제1 온도로 조온된다. 밸브(85)는 저온 유로(80)와 연결되는 배관(88)에 설치되어, 저온 유로(80)로부터 배관(88)을 거쳐 저온 온도 조절 유닛(74)으로 되돌아가는 유체의 복귀량을 조정한다.
마찬가지로, 고온 유로(81)(지면 상의 화살표 A에서 지면의 우측으로부터 좌측에 접속되어 있음)를 흐르는 유체는 고온 온도 조절 유닛(75)으로 되돌아가, 고온 온도 조절 유닛(75) 내에서 다시 제2 온도로 조온된다. 밸브(86)는 고온 유로(81)와 연결되는 배관(89)에 설치되어, 고온 유로(81)로부터 배관(89)을 거쳐 고온 온도 조절 유닛(75)으로 되돌아가는 유체의 복귀량을 조정한다.
제어 장치(90)는 결합 유로(72)에 부착된 펌프(87)의 인버터의 회전수를 조정하여, 조온부(70)에 유입되는 유체의 유량을 제어한다. 또, 전술한 바와 같이, 제어 장치(90)는 밸브 유닛(79)을 제어한다. 이에 따라, 유체를 공급하는 측의 3개의 배관(76, 73, 77) 내의 압력을 조정한다. 이에 따라, 상기 조온부(70)를 포함하는 순환로 내의 유량은 일정하게 유지되고, 분기부(PB)에서 분기된 유체는 바이패스 유로(73)를 순환하거나 또는 저온 온도 조절 유닛(74), 고온 온도 조절 유닛(75)으로 되돌아간다. 이와 같이 하여 저온 온도 조절 유닛(74)과 고온 온도 조절 유닛(75)의 저장량을 동일하게 할 수 있다. 또한, 상기 유량 조정 및 압력 조정에는, 분기부(PB) 근방의 배관에 부착된 플로우미터(F), 압력계(P4) 및 밸브 유닛(79) 근방의 각 배관에 부착된 압력계(P1, P2, P3)가 사용된다.
저온 유로(80), 고온 유로(81), 바이패스 유로(73)에는 각각 역지 밸브(82, 83, 84)가 설치되어 있지만, 상기 압력 제어의 다소의 오차나, 예컨대 저온 온도 조절 유닛(74)으로부터 유체를 공급하는 타이밍에 유체가 고온 유로측으로 흘러 버리는 등의 이유에 의해, 고온 온도 조절 유닛(75), 저온 온도 조절 유닛(74)의 액면에 차이가 생겨 버리는 경우가 있다.
이와 같은 경우에도, 저온 온도 조절 유닛(74) 및 고온 온도 조절 유닛(75)의 근방에 설치된, 각 유닛 내 탱크 사이를 연통하는 액면 조정 탱크(98)의 작용에 의해, 양 액면에 차이가 생기지 않도록 되어 있다. 즉, 3개의 탱크의 액면은 모두 자연스럽게 동일한 높이로 되어 있다.
승온시, 고온 온도 조절 유닛(75)으로부터 유출되는 유체의 양은 저온 온도 조절 유닛(74)으로부터 유출되는 유체의 양보다 많아져, 고온 온도 조절 유닛(75)의 액면은 저온 온도 조절 유닛(74)의 액면보다 낮아진다. 강온시에는 반대로, 저온 온도 조절 유닛(74)의 액면은 고온 온도 조절 유닛(75)의 액면보다 낮아진다. 이러한 경우, 2개의 탱크 사이에서 액면이 낮아진 쪽에 액면 조정 탱크(98)에 저장되어 있는 유체가 자연스럽게 흘러 가, 자연스럽게 동일 액면이 된다. 또한, 액면 조정 탱크(98)는 도시하지 않은 액면계를 가지며, 액면 조정 탱크(98)의 액면을 검출함으로써 이상을 검출한다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에서는, 히터를 사용하지 않고 온도 제어를 실현한다. 그 때문에, 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에서는, 2 계통의 온도 유체를 설정하여, 정전 척(12)의 온도가 설정 온도가 되도록 저온 유체와 고온 유체의 온도를 관리하고, 정해진 유량비로 혼합시켜 정전 척(12)에 흘린다. 저온 유로와 고온 유로는 별개의 폐쇄된 계가 아니라, 합류부(PA)에서 합류하는 개방된 계이다. 저온 유로와 고온 유로를 폐쇄한 계로 구성한 시스템에서는, 온도 제어중에 가열된 유체의 공급량, 또는 냉각된 유체의 공급량이 부족하여 온도 제어성이 나빠진다. 특히, 가열된 후에 공급되는 유체의 양에는 어느 정도 상한이 있기 때문에 최초의 수초간 고온에 가열된 유체의 공급량이 고갈되어 버려 가열 능력이 저하되어 버린다. 예컨대, 후술하는 도 6(가열 능력 비교)의 우측 그래프에서는, 가열 장치의 온도 Th는, 최초의 3초간 고온에 가열된 유체의 공급량이 고갈되어 버려 가열 능력이 저하되었다.
그러나, 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에 의하면, 냉각용 및 가열용에 저온 온도 조절 유닛(74) 내의 탱크 및 고온 온도 조절 유닛(75)의 탱크를 설치하고, 그것으로부터 대량의 유체를 공급할 수 있기 때문에 탱크 내의 유체가 고갈되지 않고 연속적으로 공급할 수 있다. 이에 따라, 고속의 온도 조정 및 안정된 온도 제어가 가능해진다.
또한, 온도 제어 시스템(1)에는, 유닛 퍼지 기능이 설정되어 있고, 예컨대 지면 상의 화살표 B로부터 배관 내에 에어를 넣어 유체를 각 탱크로 되돌리는 경우에 이용된다.
[온도 제어 방법]
(제어 장치의 기능 구성)
본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)은 제어 장치(90)에 의해 제어되고 있다. 제어 장치(90)는 온도 제어부(92), 장치 제어부(94) 및 기억부(96)를 갖고 있다.
온도 제어부(92)는 정전 척(12)의 온도를 제어한다. 구체적으로는, 온도 제어부(92)는 펌프(87)의 인버터의 회전수를 조정하여, 바이패스 유로(73), 결합 유로(71, 72), 조온부(70) 내를 순환하는 유체의 유량이 일정해지도록 제어한다. 또, 온도 제어부(92)는 저온 유로(76), 고온 유로(77), 바이패스 유로(73)의 각 유로로부터의 결합 유로를 흐르는 합류 유량을 균일하게 하도록 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브 개방도 Va, Vb, Vc를 각각 조정한다.
장치 제어부(94)는 기억부(96)에 기억되어 있는 레시피에 기초하여 반도체 제조 장치(100)를 제어한다. 예컨대, 장치 제어부(94)는 게이트 밸브(30)의 개폐, 가스 공급원(40)으로부터의 가스 공급, 고주파 전원(32)으로부터의 고주파 인가의 타이밍을 제어하고, 이에 따라 플라즈마를 생성하여 웨이퍼(W)에 미세 가공을 한다.
(제어 장치의 하드웨어 구성)
제어 장치(90)는 도시하지 않은 CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory), RAM(Random Access Memory)를 가지며, CPU는 예를 들어 기억부(96)에 저장된 각종 레시피에 따라서 프로세스를 실행한다. 이에 따라, CPU에 의해 에칭 프로세스나 클리닝 프로세스가 제어된다. 기억부(96)는, 예컨대 반도체 메모리, 자기 디스크 또는 광학 디스크 등을 이용하여 RAM, ROM으로서 실현될 수 있다. 레시피는 기억 매체에 저장하여 제공되며, 도시하지 않은 드라이버를 통해 기억부(96)에 읽어 들이는 것이어도 좋고, 또, 도시하지 않은 네트워크로부터 다운 로드되어 기억부(96)에 저장되는 것이어도 좋다. 또, 상기 각 부의 기능을 실현하기 위해, CPU 대신에 DSP(Digital Signal Processor)가 이용되어도 좋다. 또한, 제어 장치(90)의 기능은 소프트웨어를 이용하여 동작함으로써 실현되어도 좋고, 하드웨어를 이용하여 동작함으로써 실현되어도 좋다.
[피드백 제어]
온도 제어부(92)는 온도 센서(T1), 온도 센서(T2) 및 압력계(P1, P2, P3)를 모니터하면서, 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 개폐를 피드백 제어한다. 제어 장치(90)는 온도 센서(T2)에 의해 검출된 온도가 온도 센서(T1)에 의해 검출된 온도(목표치)에 근접하도록 가변 밸브(79a, 79b, 79c)를 피드백 제어한다.
온도 센서(T1)는 반도체 제조 장치(100)에 이용되는 부재의 온도를 검출하는 제1 온도 센서에 해당한다. 여기서는, 온도 센서(T1)는 정전 척(12)의 온도를 검출한다. 또, 온도 센서(T2)는 합류부(PA)의 하류측의 결합 유로(71)의 온도를 검출하는 제2 온도 센서에 해당한다.
통상, 설정 온도가 크게 변화하지 않는 경우에는, 제어 장치(90)는 순환로[바이패스 유로(73)→결합 유로(71)→조온부(70)→결합 유로(72)→바이패스 유로(73)]에 유체를 흘리고, 각 탱크(74, 75)로부터 출입하는 유체의 유량을 적게 하여, 에너지 효율이 좋게 유체를 순환시킨다. 한편, 가열시키고자 할 때에는, 제어 장치(90)는 고온 유로(77)의 가변 밸브(79c)의 밸브체의 개방도 Vc를 열어 고온 유체를 유입시켜, 결합 유로(71)에 흐르는 유체의 온도를 높인다. 냉각시키고자 할 때에는, 제어 장치(90)는 저온 유로(76)의 가변 밸브(79a)의 밸브체의 개방도 Va를 열어 저온 유체를 유입시켜, 결합 유로(71)에 흐르는 유체의 온도를 낮춘다.
승온시에는, 제어 장치(90)는 고온 유로(77)로부터 결합 유로(71)에 유입되는 액체를, 저온 유로(76) 및 바이패스 유로(73)로부터 결합 유로(71)에 유입되는 액체보다 많아지도록 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브체의 개방도 Va, Vb, Vc를 제어한다. 또, 강온시에는, 제어 장치(90)는 저온 유로(76)로부터 결합 유로(71)에 유입되는 액체를, 고온 유로(77) 및 바이패스 유로(73)로부터 결합 유로(71)에 유입되는 액체보다 적어지도록 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브체의 개방도 Va, Vb, V를 제어한다.
제어 장치(90)에 의한 온도의 피드백 제어에 관해 도 2 및 도 3을 참조하면서 상세히 설명한다. 도 2는 제어 장치(90)에 의해 실행되는 피드백 제어의 처리 순서를 나타낸 플로우차트이다. 도 3은 도 2의 처리로 제어되는 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 각 조작량(밸브 개방도 Va, Vb, Vc)의 일례를 나타낸다. 도 2의 처리는 제어 장치(90)의 온도 제어부(92)에 의해, 예컨대 정해진 주기로 반복하여 실행된다.
처리가 시작되면, 온도 제어부(92)는, 우선 단계 S10에서, 온도 센서(T1)의 검출치를 정전 척(12)의 온도의 목표치 Tt로서 취득한다. 또, 온도 제어부(92)는 온도 센서(T2)의 검출치 Td를 합류부(PA)에서 합류후의 유체의 온도로서 취득한다.
온도 제어부(92)는 이어지는 단계 S12에서, 검출치 Td를 목표치 Tt에 가깝게 하기 위해, 검출치 Td에 기초하여 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브 개방도 Va, Vb, Vc를 피드백 제어한다. 그 때문에, 온도 제어부(92)는 피드백 제어를 위한 기본 조작량 MB를 산출한다.
기본 조작량 MB는 검출치 Td의 목표치 Tt에 대한 괴리 정도에 기초하여 산출되는 양이다. 자세하게는, 본 실시형태에서는, 검출치 Td와 목표치 Tt와의 차 Δ의 PID(비례 적분 미분) 연산에 의해 기본 조작량 MB를 산출한다.
이어서, 온도 제어부(92)는 이어지는 단계 S14에서, 기본 조작량 MB를, 저온측의 가변 밸브(79a), 바이패스 유로의 가변 밸브(79b) 및 고온측의 가변 밸브(79c)의 각 조작량, 즉 각 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브 개방도 Va, Vb, Vc로 변환한다. 여기서는, 도 3에 나타내는 가변 밸브의 밸브 개방도 Va, Vb, Vc의 관계를 이용한다.
여기서, 가변 밸브(79a)의 밸브 개방도 Va는, 기본 조작량 MB가 제로 미만인 경우에는, 기본 조작량 MB의 증가에 따라 단조 감소하고, 기본 조작량 MB가 제로 이상인 경우에는 「0」이 된다. 이것은, 검출치 Td가 목표치 Tt보다 높을수록 저온 유로(76)의 유량을 증가시키고, 또한 검출치 Td가 목표치 Tt 이하인 경우에는 저온 유로(76)를 이용하지 않기 위한 설정이다. 또, 가변 밸브(79c)의 밸브 개방도 Vc는, 기본 조작량 MB가 제로보다 큰 경우에는, 기본 조작량 MB의 증가에 따라 단조 증가하고, 기본 조작량 MB가 제로 이하인 경우에는 「0」이 된다. 이것은, 검출치 Td가 목표치 Tt보다 낮을수록 고온 유로(77)의 유량을 증가시키고, 또한 검출치 Td가 목표치 Tt 이상의 경우에는, 고온 유로(77)를 이용하지 않기 위한 설정이다. 또한, 가변 밸브(79b)의 밸브 개방도는 기본 조작량 MB가 제로로부터 멀어짐에 따라서 단조 감소한다. 또한, 도 3에서, 3개의 통로로부터 유출되는 합계 유량이 기본 조작량 MB의 값에 의해 변화하지 않도록 각 밸브 개방도 Va, Vb, Vc를 설정하는 것이 바람직하다.
이러한 설정에 의하면, 검출치 Td와 목표치 Tt의 차 Δ의 단일 PID 연산에 의해 산출되는 기본 조작량 MB에 기초하여, 가변 밸브(79a, 79b, 79c) 3개의 밸브의 조작량을 설정할 수 있다.
앞서 도 2의 단계 S14의 처리가 완료하면, 온도 제어부(92)는 단계 S16에서, 가변 밸브(79a, 79b, 79c)의 밸브체의 개방도 Va, Vb, Vc를 조작한다. 단계 S18의 처리가 완료한 경우 이 일련의 처리를 일단 종료한다.
이러한 피드백 제어에 의해, 검출치 Td를 목표치 Tt에 정밀하게 추종시킬 수 있다.
[온도 제어 시스템의 냉각 능력]
다음으로, 도 4 및 도 5를 참조하면서 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템의 냉각 능력을 설명한다. 도 4의 우측은 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)의 개략 구성도이며, 도 1의 온도 제어 시스템(1)의 개략을 나타낸다. 도 4의 좌측은 비교예의 개략 구성도이다. 도 5의 우측은 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에 의한 냉각 효과를 나타낸 그래프이다. 도 5의 좌측은 비교예에 의한 냉각 효과를 나타낸 그래프이다.
본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에서는, 4개의 온도 측정 개소에 온도 센서가 부착되어 있다. 구체적으로는, 저온 온도 조절 유닛(74)에 부착되어 온도 TC를 검출하는 온도 센서, 고온 온도 조절 유닛(75)에 부착되어 온도 Th를 검출하는 온도 센서, 배치대의 유로 입구에 부착되어 온도 TI를 검출하는 온도 센서, 정전 척(12)의 표면에 부착되어 온도 TS를 검출하는 온도 센서이다.
비교예에 따른 온도 제어 시스템은 체적 흡수 탱크(274), 펌프(275), 가열 장치(277), 냉각 장치(279)를 갖고 있다. 유로(282)가 순환 유로를 형성하고, 유로(282) 상에 펌프(275)가 설치되어 있다. 유로(282)는 펌프(275)의 상류측에서 3 방향으로 분기되어 있고, 각각 가열 유로(283), 바이패스 유로(284), 냉각 유로(285)를 형성하고 있다. 가열 유로(283)의 도중에는, 가열 수단으로서 축열 탱크를 구비하는 가열 장치(277)가 설치되고, 가열 장치(277)는 가열 유로(283)를 흐르는 유체를 가열한다. 마찬가지로, 냉각 유로(285)의 도중에는, 냉각 수단으로서 축열 탱크를 구비하는 냉각 장치(279)가 설치되고, 냉각 장치(279)는 냉각 유로(285)를 흐르는 유체를 냉각시킨다. 밸브(283a, 284a, 285a)는 가열 유로(283), 바이패스 유로(284), 냉각 유로(285)를 각각 흐르는 유체의 유량을 조작하기 위해 이용된다.
유체는 온도 제어 대상인 정전 척(280) 근방을 흐르고, 이에 따라 정전 척(280)의 온도가 제어된다. 정전 척(280) 근방을 흐른 유체는 배출 통로(281)로부터 순환 유로로 되돌아간다.
비교예에 따른 온도 제어 시스템에서도, 4개의 온도 측정 개소에 온도 센서가 부착되어 있다. 구체적으로는, 냉각 장치(279)에 부착되어 온도 TC를 검출하는 온도 센서, 가열 장치(277)에 부착되어 온도 Th를 검출하는 온도 센서, 배치대의 유로 입구에 부착되어 온도 TI를 검출하는 온도 센서, 정전 척의 표면에 부착되어 온도 TS를 검출하는 온도 센서이다.
이러한 구성의 온도 제어 시스템을 이용하여 냉각 능력에 관해 비교했다. 그 결과를 도 5에 나타낸다. 배치대 표면의 정전 척에 부착된 온도 센서에 의해 검출되는 온도는 목표 온도 TS이다. 냉각을 시작하고 나서 배치대 표면(정전 척의 온도: 목표 온도 TS)의 설정 온도를 60℃에서 30℃로 변경했을 때, 정전 척의 온도가 설정 온도에 어느 정도 추종하고 있는지를 계측하여, 목표 온도 TS가 30℃ 내려갈 때까지의 시간을 계측했다.
그 결과, 도 5의 좌측 그래프의 비교예에서는, 목표 온도 TS가 60℃에서 30℃까지 Δt=30℃ 내려갈 때까지 32초 걸린 데 비해, 도 5의 우측 그래프의 본 실시형태에서는, 목표 온도 TS가 Δt=30℃ 내려갈 때까지 21초만 걸렸다. 이 결과로부터, 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)의 냉각 능력은 비교예의 약 1.5배인 것을 알 수 있다. 특히, 비교예의 냉각 장치(279) 및 본 실시형태의 저온 온도 조절 유닛(74)에 부착된 온도 센서의 검출치 TC의 온도의 추이를 비교하면, 비교예에서는, 10℃ 부근의 저온 상태를 약 6초만 유지할 수 있는 데 비해, 본 실시형태에서는, 10℃ 부근의 저온 상태를 약 35초 유지할 수 있었다. 이상으로부터, 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)의 냉각 능력은 비교예의 1.5배이며, 도 5의 하측 그래프에도 나타낸 바와 같이, 본 실시형태의 온도 제어 시스템(1)의 온도 응답성은 비교예보다 높다는 것을 알 수 있다.
[온도 제어 시스템의 가열 능력]
가열 능력에 관해서도, 도 6에 나타낸 바와 같이 동일한 효과를 얻을 수 있었다. 도 6의 우측은 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)에 의한 가열 효과를 나타낸 그래프이다. 도 6의 좌측은 비교예에 의한 가열 효과를 나타낸 그래프이다.
도 6에서는, 저온 온도 조절 유닛(74) 또는 냉각 장치(279)에 부착된 온도 센서 TC 대신에 고온 온도 조절 유닛(75) 또는 가열 장치(277)에 부착된 온도 센서 Th를 이용한다. 배치대의 유로 입구의 온도 센서 TI, 정전 척(12)의 표면의 온도 센서 TS는 그대로 이용된다.
그 결과, 도 6의 좌측 그래프의 비교예에서는, 3초간 원하는 고온 상태가 유지되었다. 이에 비해, 도 6의 우측 그래프의 본 실시형태에서는, 17초간 고온 상태가 유지되었다. 이상으로부터, 본 실시형태에 따른 온도 제어 시스템(1)의 가열 능력은 비교예의 5배 이상이며, 가열 능력에서도 본 실시형태의 온도 제어 시스템(1)의 온도 응답성은 비교예보다 높다는 것을 알 수 있다.
[변형예]
마지막으로, 본 실시형태의 변형예에 따른 온도 제어 시스템(1)에 관해, 도 7 및 도 8을 참조하면서 설명한다. 도 7에 나타낸 변형예에 의하면, 정전 척(12)의 중심부(70a), 주변부(70b)와 장소를 분할하여 온도 제어를 행하는 경우, 본 변형예에서는, 중심부(70a)용 제1 온도 제어 시스템과, 주변부(70b)용 제2 온도 제어 시스템과 같이, 동일한 구성의 2개의 온도 제어 시스템을 설치한다. 이 경우, 2개의 저온 온도 조절 유닛(74a, 74b)과 2개의 고온 온도 조절 유닛(75a, 75b)이 온도 제어 시스템마다 따로따로 배치된다.
한편, 도 8에 나타낸 변형예와 같이, 정전 척(12)의 중심부(70a), 주변부(70b)와 장소를 분할하여 온도 제어를 행하는 경우라 하더라도, 저온 온도 조절 유닛(74) 및 고온 온도 조절 유닛(75)의 용량을 증가시킴으로써, 저온 온도 조절 유닛(74) 및 고온 온도 조절 유닛(75)을 2개의 온도 제어 시스템에 공통으로 사용하는 것도 가능하다. 도 8에서는, 제1 및 제2 온도 제어 시스템의 저온 유로를 흐르는 유체는 부호 G, E로부터 동일한 저온 온도 조절 유닛(74)으로 되돌아간다. 제1 및 제2 온도 제어 시스템의 고온 유로를 흐르는 유체는 부호 D, A로부터 동일한 저온 온도 조절 유닛(74)으로 되돌아간다. 이에 따라, 저온 온도 조절 유닛(74) 및 고온 온도 조절 유닛(75)을 공통화한 하나의 시스템으로 온도 제어가 가능해진다.
이상에 설명한 변형예에 의하면, 정전 척의 주변부와 중심부의 2존의 온도 제어가 가능해진다. 이에 따라, 웨이퍼(W) 상의 온도를 균일하게 할 수 있다. 예컨대 가열되기 쉬운 포커스링 근방의 주변부의 온도 제어를 중앙부의 온도 제어와 상이한 제어로 함으로써, 온도 제어의 정밀도를 향상시킬 수 있다.
이상에 설명한 바와 같이, 본 실시형태 및 변형예에 의하면, 복수의 축열 탱크 및 순환 펌프를 구비한 온도 조절 유닛의 병설과 이들을 순환시키는 순환로를 형성함으로써, 필요한 축열량을 확보할 수 있고, 보다 안정된 온도 제어가 가능한 온도 제어 시스템(1)을 구축할 수 있다. 이에 따라, 온도 제어 대상인 부재의 온도를 급속하게 승온 또는 강온할 수 있다. 이 때문에, 레시피 단계 사이에서 설정 온도를 전환할 때의 온도 안정 시간을 단축할 수 있어, 생산성을 높일 수 있다.
또, 프로세스 중의 플라즈마 에너지에 의한 부재의 온도 상승을 신속하게 억제할 수 있고, 항상 안정적으로 타겟이 되는 부재의 온도를 제어할 수 있고, 이에 따라 수율을 향상시킬 수 있다.
<마지막으로>
이상, 첨부 도면을 참조하면서 본 발명의 바람직한 실시형태에 관해 상세히 설명했지만, 본 발명은 이러한 예에 한정되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서의 통상의 지식을 가진 자라면, 특허청구범위에 기재된 기술적 사상의 범주에서 각종 변경예 또는 수정예에 이를 수 있는 것은 분명하며, 이들에 관해서도, 당연히 본 발명의 기술적 범위에 속하는 것으로 이해된다. 또, 상기 실시형태 및 변형예가 복수 존재하는 경우, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
예를 들어, 본 발명에 따른 온도 제어 방법은, 반도체 제조 장치 내의 정전 척뿐만 아니라, 상부 전극, 증착 실드(도시하지 않음) 또는 처리 용기의 온도 제어에 사용할 수 있다.
또, 본 발명에 따른 온도 제어가 가능한 플라즈마 프로세스는 에칭 프로세스에 한정되지 않고, 성막, 애싱, 스퍼터링 등 어떠한 프로세스이어도 좋다.
또, 본 발명에 따른 온도 제어 방법은, 평행 평판형의 에칭 처리 장치뿐만 아니라, 원통형의 RLSA(Radial Line Slot Antenna) 반도체 제조 장치, ICP(Inductively Coupled Plasma) 반도체 제조 장치, 마이크로파 반도체 제조 장치 등 어떠한 반도체 제조 장치에도 이용할 수 있다.
본 국제출원은, 2011년 11월 15일에 출원된 일본 특허출원 2011-249360호에 기초하는 우선권을 주장하는 것이며, 그 모든 내용을 본 국제출원에 원용한다.
1: 온도 제어 시스템 10: 처리 용기
11: 배치대(하부 전극) 32: 고주파 전원
38: 샤워 헤드(상부 전극) 40: 가스 공급원
70: 조온부 71: 결합 유로
73: 바이패스 유로 74: 저온 온도 조절 유닛
75: 고온 온도 조절 유닛 79a, 79b, 79c: 가변 밸브
76: 저온 유로 77: 고온 유로
78: 일시 탱크 90: 제어 장치
92: 온도 제어부 98: 액면 조정 탱크
100: 반도체 제조 장치 PA: 합류부
PB: 분기부

Claims (13)

  1. 반도체 제조 장치에 이용되는 부재의 온도를 제어하는 온도 제어 시스템으로서,
    액체를 제1 온도로 조온하는 제1 열교환 유닛과, 상기 제1 열교환 유닛에 의해 상기 제1 온도로 조온된 액체를 저장하는 제1 탱크를 포함하는 제1 온도 조절 유닛과,
    액체를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온하는 제2 열교환 유닛과, 상기 제2 열교환 유닛에 의해 상기 제2 온도로 조온(調溫)된 액체를 저장하는 제2 탱크를 포함하는 제2 온도 조절 유닛과,
    상기 제1 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 저온 유로와,
    상기 제2 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 고온 유로와,
    유체를 순환시키는 바이패스 유로와,
    합류부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로와 합류하여, 각 유로로부터 합류한 유체를 흘리는 결합 유로와,
    상기 부재 또는 그 근방에 설치되며, 상기 결합 유로로부터 유체를 흘려 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 조온부와,
    상기 합류부의 상류측에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 가변 밸브와,
    상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로의 유량 분배 비율을 조정하는 제어 장치
    를 구비하고,
    상기 제1 온도 조절 유닛의 상기 제1 탱크 및 상기 제2 온도 조절 유닛 내의 상기 제2 탱크의 근방에, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 사이를 연통하는 액면 조정 탱크를 더 구비함으로써 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크의 액면 밸런스를 유지하고, 상기 액면 조정 탱크는 제1 파이프에 의해 상기 제1 탱크에 연결되고, 제2 파이프에 의해 상기 제2 탱크에 연결되며, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프는 서로 직접적으로 연결되지 않고, 상기 액면 조정 탱크는 상기 제1 온도 조절 유닛 및 제2 온도 조절 유닛에 의해 액체의 온도를 제어할 때에 상기 제1 탱크와 제2 탱크 사이의 액면 높이 차이를 제거하고, 상기 액면 조정 탱크, 상기 제1 온도 조절 유닛의 상기 제1 탱크 및 상기 제2 온도 조절 유닛의 상기 제2 탱크의 액면 높이가 서로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 조정하여, 상기 결합 유로를 흐르는 합류 유량을 균일하게 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 부재의 온도를 검출하는 제1 온도 센서와,
    상기 합류부의 하류측의 상기 결합 유로의 온도를 검출하는 제2 온도 센서
    를 더 구비하고,
    상기 제어 장치는, 상기 제1 온도 센서 및 상기 제2 온도 센서에 의해 검출된 온도에 기초하여, 상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 피드백 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 결합 유로는,
    상기 조온부에 유체를 흘린 후, 분기부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로로 분기되어 유체를 순환시키는 순환로를 형성하고,
    상기 제어 장치는, 상기 조온부를 순환하는 액체의 유량을 일정하게 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  6. 제1항에 있어서, 상기 합류부는, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로를 각각 흐르는 유체를 혼합하는 일시 탱크를 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  7. 제1항에 있어서, 상기 제어 장치는,
    승온시에는 상기 고온 유로로부터 상기 결합 유로에 유입되는 액체가, 상기 저온 유로 및 상기 바이패스 유로로부터 상기 결합 유로에 유입되는 액체보다 많아지도록 상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하고,
    강온시에는 상기 저온 유로로부터 상기 결합 유로에 유입되는 액체가, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로로부터 상기 결합 유로에 유입되는 액체보다 많아지도록 상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  8. 제1항에 있어서, 상기 부재는 피처리체가 배치되는 정전 척이고,
    상기 조온부는, 상기 정전 척의 중심부에 배치된 유로와 상기 정전 척의 주변부에 배치된 유로로 분리되고,
    상기 온도 제어 시스템은,
    상기 정전 척의 중심부에 배치된 상기 조온부의 유로에 유체를 흘리는 제1 온도 제어 시스템과, 상기 정전 척의 주변부에 배치된 상기 조온부의 유로에 유체를 흘리는 제2 온도 제어 시스템을 갖는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  9. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도 제어 시스템에는, 저장 탱크 및 순환 펌프를 구비한 상기 제1 온도 조절 유닛 및 상기 제2 온도 조절 유닛이 각각 따로따로 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  10. 제8항에 있어서, 상기 제1 및 제2 온도 제어 시스템에는, 저장 탱크 및 순환 펌프를 구비한 상기 제1 온도 조절 유닛 및 상기 제2 온도 조절 유닛이 공유하여 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템.
  11. 온도 제어 시스템을 이용하여 내부의 부재의 온도를 제어하는 반도체 제조 장치로서,
    상기 온도 제어 시스템은,
    액체를 제1 온도로 조온하는 제1 열교환 유닛과, 상기 제1 열교환 유닛에 의해 상기 제1 온도로 조온된 액체를 저장하는 제1 탱크를 포함하는 제1 온도 조절 유닛과,
    액체를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온하는 제2 열교환 유닛과, 상기 제2 열교환 유닛에 의해 상기 제2 온도로 조온된 액체를 저장하는 제2 탱크를 포함하는 제2 온도 조절 유닛과,
    상기 제1 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 저온 유로와,
    상기 제2 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 흘리는 고온 유로와,
    유체를 순환시키는 바이패스 유로와,
    합류부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로와 합류하여, 각 유로를 흐르는 유체를 흘리는 결합 유로와,
    상기 부재 또는 그 근방에 설치되며, 상기 결합 유로로부터 유체를 흘려 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 조온부와,
    상기 합류부의 상류측에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 가변 밸브와,
    상기 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로의 유량 분배 비율을 조정하는 제어 장치
    를 갖고,
    상기 제1 온도 조절 유닛의 상기 제1 탱크 및 상기 제2 온도 조절 유닛 내의 상기 제2 탱크의 근방에, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 사이를 연통하는 액면 조정 탱크를 더 구비함으로써 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크의 액면 밸런스를 유지하고, 상기 액면 조정 탱크는 제1 파이프에 의해 상기 제1 탱크에 연결되고, 제2 파이프에 의해 상기 제2 탱크에 연결되며, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프는 서로 직접적으로 연결되지 않고, 상기 액면 조정 탱크는 상기 제1 온도 조절 유닛 및 제2 온도 조절 유닛에 의해 액체의 온도를 제어할 때에 상기 제1 탱크와 제2 탱크 사이의 액면 높이 차이를 제거하고, 상기 액면 조정 탱크, 상기 제1 온도 조절 유닛의 상기 제1 탱크 및 상기 제2 온도 조절 유닛의 상기 제2 탱크의 액면 높이가 서로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 시스템을 이용한 반도체 제조 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 반도체 제조 장치의 내부의 부재는, 정전 척, 상부 전극, 증착 실드 또는 처리 용기 중 적어도 어느 하나인 것을 특징으로 하는 반도체 제조 장치.
  13. 반도체 제조 장치에 이용되는 부재의 온도를 제어하는 방법으로서,
    제1 열교환 유닛에 의해 액체를 제1 온도로 조온하고, 상기 제1 온도로 조온된 액체를 제1 온도 조절 유닛의 제1 탱크에 저장하는 단계와,
    제2 열교환 유닛에 의해 액체를 상기 제1 온도보다 높은 제2 온도로 조온하고, 상기 제2 온도로 조온된 액체를 제2 온도 조절 유닛의 제2 탱크에 저장하는 단계와,
    상기 제1 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 저온 유로에 흘리는 단계와,
    상기 제2 온도 조절 유닛으로부터 공급된 유체를 고온 유로에 흘리는 단계와,
    유체를 바이패스 유로에 순환시키는 단계와,
    합류부에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로와 합류하여, 각 유로를 흐르는 유체를 결합 유로에 흘리는 단계와,
    상기 부재 또는 그 근방에 설치된 조온부에 상기 결합 유로로부터 유체를 흘려, 상기 부재를 냉각 또는 가열하는 단계와,
    상기 합류부의 상류측에서 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로에 부착된 가변 밸브의 밸브 개방도를 제어하여, 상기 저온 유로, 상기 고온 유로 및 상기 바이패스 유로의 유량 분배 비율을 조정하는 단계
    를 포함하고,
    상기 제1 온도 조절 유닛의 상기 제1 탱크 및 상기 제2 온도 조절 유닛 내의 상기 제2 탱크의 근방에, 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크 사이를 연통하는 액면 조정 탱크를 더 구비함으로써 상기 제1 탱크 및 상기 제2 탱크의 액면 밸런스를 유지하고, 상기 액면 조정 탱크는 제1 파이프에 의해 상기 제1 탱크에 연결되고, 제2 파이프에 의해 상기 제2 탱크에 연결되며, 상기 제1 파이프와 상기 제2 파이프는 서로 직접적으로 연결되지 않고, 상기 액면 조정 탱크는 상기 제1 온도 조절 유닛 및 제2 온도 조절 유닛에 의해 액체의 온도를 제어할 때에 상기 제1 탱크와 제2 탱크 사이의 액면 높이 차이를 제거하고, 상기 액면 조정 탱크, 상기 제1 온도 조절 유닛의 상기 제1 탱크 및 상기 제2 온도 조절 유닛의 상기 제2 탱크의 액면 높이가 서로 동일하게 유지되는 것을 특징으로 하는 온도 제어 방법.
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